门禁系统设计单片机、射频、

项目训练三门禁系统一、目的要求1．掌握门禁系统的概念。2．掌握非接触式IC卡门禁系统的组成。3．通过门禁系统的训练，掌握串行静态显示的方法。4．掌握卡号显示方法。5．进一步掌握单片机的使用技巧和方法。二、任务目标利用单片机AT89S52构成一非接触式IC卡门禁系统，要求实现功能如下1．程序控制开锁当读卡器检索到合法IC卡时，由CPU提供一个低电平信号，因为，89S52单片机复位是高电平有效，并且实际电路必须有看门狗电路，一旦出现故障，也需高电平复位，因此，采用低电平作为控制门的开有效信号。2．出门按钮开锁按钮按下，给出一个开关信号，此时门锁同样被打开。3．从消防安全考虑，如果发生意外或危险，只要断开电源，门锁同样可以被打开。4．读卡显示当读卡器检索到合法射频卡时，七段数码管可以显示出此卡的卡号，以便识别出持卡人身份。5．蜂鸣器报警当门锁处于开启状态时，超过延时时间，蜂鸣器发出蜂鸣，以提示用户及时关门。6．工作指示灯红色指示灯提示电源正常供电。绿色指示灯提示门锁工作状态，刷卡合法，绿色指示灯亮。四、预备知识门禁系统定义门禁系统就是对出入口通道进行管制的系统，是一种管理人员进出的数字化管理系统。它是在传统的门锁基础上发展而来的。门禁系统的组成①门禁控制器②门禁读卡器③卡片④电控锁及相应软件⑤电源和其他相关门禁设备（一）非接触式IC卡门禁系统框图非接触式IC卡门禁系统包括读写器、中央控制电脑的软件管理系统、中央控制电脑与读写器之间的数据传输三部分。其中读写器是核心，包括MCU、复位电路、时钟电路、报警及工作指示电路、显示电路、键盘、数据存储等主控模块及非接触式IC卡读写模块和电锁驱动部分。非接触式IC卡门禁系统框图主控MCU单片机芯片（89S52）时钟电路传输模块（MAX232）中央控制电脑数据存储电路24C64EM9931模块电锁天线显示键盘出门按钮报警及工作指示复位电路非接触式IC卡门禁机总体工作流程初始化装载权限寻卡加入权限？下一张卡提权执行报警执行开门取时间+卡号+BCC码发送数据写入24C64中数据指针加12纪录数加1发送纪录数清空24C64数据指针=0纪录数=0NNNYYY卡号在数据库？纪录满否？WRP1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0键键显示键显示通讯通讯读卡显示P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0出门按钮蜂鸣器指示灯门态上锁SCLSDA24C64（二）门禁系统中单片机口的资源分配（三）各部分电路原理分析非接触式IC卡门禁机工作过程为当刷卡时，蜂鸣器响一下，如卡权限获得允许，显示模块显示卡号，同时继电器动作将门锁打开，指示灯点亮，延时一段时间后继电器再次动作将门锁锁闭，指示灯熄灭；当按下出门按钮时，继电器动作将门锁打开，指示灯点亮，延时一段时间后继电器再次动作将门锁锁闭，指示灯熄灭。当遇到非法卡时，该系统不显示卡号，门锁不开。1．门控锁电路门控锁电路如图P3.3所示。偏置电阻R3与三级管Q16、Q6构成复合驱动电路以提高驱动能力，控制锁的开与闭。当P2.3为高电平时Q16导通，Q6截止，此时继电器的控制线圈为开路，继电器不动作。门锁接于继电器常闭端，门锁闭合，门处于锁死状态。当P2.3口输出低电平时Q16截止，Q6导通，此时继电器的控制线圈闭合，继电器动作。继电器常闭端断开，门锁打开，门处于打开状态。2．蜂鸣器电路蜂鸣器电路由蜂鸣器、三极管Q1、Q2及电阻R2组成。电路如图P3.4所示。当P2.6输出高电平时，Q1导通，Q2截止，蜂鸣器回路开路，蜂鸣器不响。当P1.2输出高电平时，Q1截止，Q2导通，蜂鸣器回路闭合，蜂鸣器发出响声。CPU、显示电路、键盘、数据存储等主控模块及非接触式IC卡读写模块将在后面章节中介绍。图P3.3门控锁电路图P3.4蜂鸣器电路R26803.串行口在门禁系统中的应用门禁系统读卡采用串口中断方式。非接触式射频卡的基本原理每个卡片内都有一个小芯片和感应线圈。每张卡有且只有一个唯一的、不可更改和复制的ID内码。非接触式IC卡系统的构成与特点非接触式IC卡(也称为“应答器”)是射频识别系统的电子数据载体，卡中嵌有耦合元件和微电子芯片。通常，非接触式IC卡没有自己的供电电源(电池)，只是在读写器响应范围之内，卡才是有源的，卡所需要的能量以及时钟脉冲、数据，都是通过耦合单元的电磁耦合作用传输给卡的。非接触式IC卡读写器典型的非接触式IC卡读写器(也称为“阅读器”)包含有高频模块(发送器和接收器)、控制单元以及与卡连接的耦合元件。常见的卡号输出格式说明ID卡最常见到的五种读卡方式的卡号定义如下：（1）格式110位十六进制的ASCII字符串，即10位十六进制格式。如：某样卡读出十六进制卡号为“01026f6c3a”。（2）格式2将格式1中的后8位，转换为10位十进制卡号，即8H—10D格式，如将“026f6c3a”转换为“0040856634”。（3）格式3将格式1中的后6位，转换为8位十进制卡号，即6H—8D格式。如将“6f6c3a”转换为“07302202”。（4）格式4将格式1中的倒数第5、第6位，转换为3位十进制卡号，再将后4位，转换为5位十进制卡号，中间用“，”分开，即“2H＋4H”格式。如将2H—“6f”转换为“111”，4H—“6c3a”转为“27706”。最终将2段号连在一起输出为“111,27706”。（5）格式5将格式1中后8位的前4位，转换为5位十进制卡号，再将后4位，转换为5位十进制卡号，中间用“，”分开，即“4H＋4H”。照此转换结果为：00623,27706本教材中的门禁系统使用的卡格式是格式4。RS232卡号输出协议串行输出格式如下：0210ASCIIDataCharactersChecksum03卡片号码为62E3086CED，传送的HEX值如下10ASCIIDATA：36H,32H45H,33H30H,38H36H,43H45H,44H（62HE3H08H6CHEDH）CHECKSUM：（62H）XOR（E3H）XOR（08H）XOR（6CH）XOR（EDH）=08HChecksum为二进制格式数据。故MTP-K4射频模块输出的完整的二进制文档如下所示：02363245333038364345440803串行口程序分析门禁系统的读卡采用串口中断方式，随时读卡，随时响应。晶振必须是11.0592MHz。（1）读卡单元门禁系统采用EM9913BFID射频卡读卡器。读卡模块将数据按RS232和Wiegand26格式输出。读卡单元连接图（2）波特率初值计算晶振为11.0592MHz，串行接口工作于方式1，波特率为9600b／s。公式：(1)256384OSCbaudSMODXff代入已知条件，计算出初值为FDH。（3）串口中断初始化程序SIC:ANLTMOD,#0FH；串口始化子程序ORLTMOD,#20HMOVTH1,#0FDHMOVTL1,#0FDHSETBTR1MOVIE,#90HMOVSCON,#50H；方式1十位异步收发RET（4）串口中断子程序，该程序中加入不死机程序ZD:PUSHACC；中断子程序PUSH00HPUSH02HMOVR0,#30H；首地址MOVR2,#0BH；11个字节的ASCIILL1:ACALLLL2JBF0,LL3NOPNOPMOV@R0,AINCR0DJNZR2,LL1POP02HPOP00HPOPACCNOPMOV0FH,#33HRETILL2:MOV04H,#28HLL4:JNBRI,LL6CLRRIMOVA,SBUFCLRF0RETLL6:MOV05H,#0AHLL5:DJNZR5,LL5DJNZR4,LL4SETBF0RETLL3:POP02HPOP00HPOPACCRETIEND4.显示电路在门禁系统中，显示为串行静态显示方式。采用74LS164作为静态显示器接口，P1.0作为时钟，P1.4作为显示数据输入。•显示程序（1）直接显示段码程序。将20H—27H中的段码从左到右显示出来。ORG0000HLJMPMAINMAIN：MOVSP,#60HMOV20H,#06HMOV21H,#5BHMOV22H,#4FHMOV23H,#66HMOV24H,#6DHMOV25H,#7DHMOV26H,#07HMOV27H,#7FHLCALLSTSJMP$ST：MOVR0,#20HMOVR2,#08HLP1：MOVR1,#08HMOVA,@R0LP2：RLCAMOVP1.4,CCLRP1.0SETBP1.0DJNZR1,LP2INCR0DJNZR2,LP1RETEND（2）把10H开始代码变成段码放到20H开始的单元中。方法一：ORG0000HLJMPMAINORG0100HMAIN：MOVSP,#60HMOV10H,#01HMOV11H,#02HMOV12H,#03HMOV13H,#04HMOV14H,#05HMOV15H,#06HMOV16H,#07HMOV17H,#08HLCALLXIANSHILCALLSTSJMP$XIANSHI：MOVR2,#08HMOVR0,#10HMOVR1,#20HLP3：MOVA,@R0ADDA,#06HMOVCA,@A+PCMOV@R1,AINCR0INCR1DJNZR2,LP3RETDB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07HDB7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H00HST：MOVR0,#20HMOVR2,#08HLP1：MOVR1,#08HMOVA,@R0LP2：RLCAMOVP1.4,CCLRP1.0SETBP1.0DJNZR1,LP2INCR0DJNZR2,LP1RETEND方法二：ORG0000HLJMPMAINMAIN:MOVSP,#60HPORTEQU0155HLCALLSTSJMP$XIANSHI：MOVR2,#08HMOVR0,#10HMOVR1,#20HMOVDPTR,#PORTLP3:MOVA,@R0MOVCA,@A+DPTRMOV@R1,AINCR0INCR1DJNZR2,LP3RETST:MOVR0,#20HMOVR2,#08HLP1:MOVR1,#08HMOVA,@R0LP2:RLCAMOVP1.4,CCLRP1.0SETBP1.0DJNZR1,LP2INCR0DJNZR2,LP1RETPORT3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H00HEND（3）将压缩码变非压缩码显示出来ORG0100HMAIN：MOVSP,#60HMOV10H,#39HMOV11H,#41HMOV12H,#42HMOV13H,#43HMOV14H,#44HMOV15H,#45HMOV16H,#46HMOV17H,#38HLCALLASCLCALLXIANSHILCALLSTSJMP$ASC：MOVR2,#08HMOVR0,#10HMOVR1,#20HLP4：MOVA,@R0ANLA,#0FHMOV@R1,AINCR1MOVA,@R0SWAPAANLA,#0FHMOV@R1,AINCR0INCR1DJNZR2,LP4RETXIANSHI:MOVR2,#08HMOVR0,#10HMOVR1,#20HLP3：MOVA,@R0ADDA,#06HMOVCA,@A+PCMOV@R1,AINCR0INCR1DJNZR2,LP3RETDB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07HDB7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H00HST：MOVR0,#20HMOVR2,#08HLP1：MOVR1,#08HMOVA,@R0LP2：RLCAMOVP1.4,CCLRP1.0SETBP1.0DJNZR1,LP2INCR0DJNZR2,LP1RETEND卡号显示ID卡读出11个字节的ASCII，要显示卡号，需进行数值转换。（1）ID卡读出的11个字节ASCII码放在